JPS6017265A - 燃料噴射ポンプの噴射率制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ディーゼル機関などの燃料噴射Ａヒンゾの
噴射率制御装置に関する。

一般に、ディーゼル機関においては、燃料噴射骨を機関
回転数や要求出力（負荷）に応じて可変的に制御してい
る。

その制御手段の一例が、第１図に示すような分配型燃料
噴射ポンプで最も広く実用化されている（日量自動車（
株）、昭和５３年６月発行１９８　’０技術解説書（デ
ィーゼルエンジンＪ　参ｍ　）。

まず燃料は、ポンプ本体の入口１から機関出力軸ニ連結
したドライブシャフト２により駆動されルフイードポン
デ３によって吸引される。

フィードボンデ３からの吐出燃料は、圧力調整弁４によ
シ供給圧を制御されて、エンジン・ウソング３１の内部
のボンデ室５へト供給される。

ポンプ室５の燃料は、作動部分の潤滑を行なうと同時に
吸入ポート１２を通って高圧プランジャポンプ６に送ら
れる。

このボンデ６のプランジャ７は、ドライブシャフト２に
連結したカムディスク８に固定されておす、継手２人を
介して、前記ドライブシャフト２により機関回転に同期
して駆動される。

また、カムディスク８は、機関シリンダ数と同数のフェ
イスカム９をもち、回転しなからローラリング１０に配
設されたロー２１１をこのフェイスカム９が乗り越える
たびに、所定のカムリフトだけ往復運動する。

従って、プランジャ７は回転し々から往復運動をし、こ
の往復運動によって吸入ポート１２がら吸引された燃料
が分配ポート１３よりデリバリパルプ１４を通って図示
しない噴射ノズルへと圧送される。

一方、燃料の噴射量は、１ランジヤ７に形成したカット
オフポート１５を被覆するコントロールスリーブ１６の
位置により決められる。例えば、カットオフぽ−）１５
の開口部がデランソヤ７の右行により、コントロールス
リーブ１６の右端部を越えると、それまで高圧室６Ａ内
から分配ポートＪ３へと圧送されていた燃料が、カット
オフポ”−１−１５を通って低圧の７１ヒンデ室５へと
解放されるので分配ポート１３への圧送全終了する。

したがってコントロールスリーブ１６をプランジャ７に
対して右方向に相対的に変位させると。

燃料噴射終了時期が遅くなって燃料＋（＋、躬量が増加
し、逆に左方向に変位させると燃料噴射終了時期が早ま
って燃料噴射量が減少するのでちる。

コントロールスリーブ１６は、図示しないアクセルペダ
ルと連動するリンクレバー装置１９に支持され、踏み込
み量に応じて変位する。これと同時にドライブシャフト
２０回転で駆動されるガバナ機構１８は、リンクレバー
装置１９を補正制御して、アクセル開度に対応した機関
回転数を常に一定に保つべく燃料噴射ｔを増減する。

このリンクレバー装［１９・ハ、コレクタレバー２１、
テンションレバー２２、スタートレバー２３およびスタ
ートスプリング２４よシなる。

コレクタレ−ｚ−２１は支点Ｂを中心に回動自在にポン
プハウジング３１に支持され、圧縮スプリング２５によ
って、フルロ−ドアジャストスクリュー２６に押しつけ
られて静止している。

また、テンションレバー２２とスタートレバー２３１伏
このコレクタレバー２１に支点Ａを中心に回動自在に設
けられ、テンションレバー２２にはコア　）　０−／ｌ
／　ｖ　Ａ　−２０ｔＤ回Ｗｈに伴ってコントロールシ
ャフト２７を介して増減するテンションスプリング２８
の付勢力が与えられ、この付勢力がスタートスプリング
２４を介してスタートレバー２３に伝達され、スタート
レバー２３を後述するガバナ機構１８のガバナスリーブ
１８ｆに押し付けている。

そして、このスタートレバー２３にボールジヨイント１
８ｇを介して上記コントロールスリーブ１６が支持され
る。

シタ力って、レバー２０を回動してテンションスプリン
グ２８の張力を強めれば、テンションレバー２２が反時
計方向に回動し、スタートスプリング２４を介してスタ
ートレバー２３？ｒ−押し、支点Ａｔ−中心にしてコン
トロールスリーブ１６を右方へ移動させて燃料噴射量全
増量させる。

一方、がパナ機構１８は、噴射ポンプ本体の上層部に内
蔵され、ギヤ１８ａと一体的に構成されたフライウェイ
トホルダ１８ｂにはフライウェイト１８ｃが接合点１８
ｄを中心に回動自在にとりつけられている。フライウェ
イトホルダ１８ｂが、ギヤ１８ａを介して伝えられろド
ライブシャフト２０回転に従ってガバナシャツ）１８ｅ
を中心に摺動回転すると、フライウェイト１’８　ｃも
回動し接合点１８ｄを中心に回転遠心力をうけ拡がる。

例えｌ−１’　、アクセル開度が変わらないのに回転数
が上昇したとすると、ガバナシャツ）１８ｅに嵌合し、
かつフライウェイト１８ｃに係合するがバナスリーブ１
８ｆは、フライウェイト１８ｃにおされて前進する。こ
のがパナスリーブ１８ｆの前進に伴って、スタートレバ
ー２３が、スタートスプリング２４の押圧力に抗して支
点Ａを中心に回動し、コントロールスリーブ１６を図中
左方へ移動させて燃料噴射量を減少させる。このため回
転数が下降してアクセル開度に対応した機関回転数に収
束するのである。

また、燃料の噴射時期はローラリング１０を回動させる
ことにより制御される。

具体的にはカムディスク８のフェイスカム９がローラ１
１に乗り上げたときに燃料が噴射されるので、例えばカ
ムディスク８の回転方向と逆方向にローシリンダ１０を
回動させると、フェイスカム９のローラ１１に乗υ上げ
る時期がそれだけ早くなるため、燃料の機関クランク角
に対する噴射時期が早まる。

そのために、ローラリング１０はタイマスライドビン２
９を介してタイマピストン３０に回動自在に嵌合されて
いる。

シリンダ３０Ａの中で摺動するタイマピストン３０の端
面の高圧室３２には、通路３３を経てポンプ室５の燃圧
が導かれ、また反対側の低圧室３４はフィードポンプ３
の吸込側に連通して負圧に近い状態になるが、スプリン
グ３５の弾性力でタイマピストン３０を押し戻している
。方お、第１図はタイマピストン３０の軸線を９０度回
転させた状態を示しており、実際にはローラリング１０
の回転接線方向に一致する。同様に説明の便宜−Ｌから
フィードボンデ３の軸線も９０度回転させたものが同−
図面中に図示しである。

ポンプ室５の燃圧はフィードボンデ３０回転数に比例し
て上昇するので、タイマピストン３０は機関回転数の上
昇に伴って、左方へと押され、これによりカムディスク
８の回転と逆方向ヘローラリング１０を回動し、噴射時
期を相対的に早めるように作用する。

ところで、この装置では噴射率（単位クランク角に対す
る噴射量）がプランジャ径とフェイスカム９のプロフィ
ルによって定まるプランジャ速度によって一義的に決ま
っており運転条件に合わせて噴射率を変化させることが
出来なかった。このため、例えば高速回転域に噴射率を
マツチングすると、低速回転域で初期噴射率が高くなシ
一時的に混合気が濃くなって燃焼初期の熱発生率を高め
、騒音レベル並Ｕ　Ｋ　ＮＯｘエミツシヨンレベルが増
大したり、逆に低速回転域にマツチングすると、高速回
転域ではスモークが増大するという問題点があった。

このため、従来からカムディスク８の７エイスカム９の
プロフィルを変えることなく、噴射率を機関運転状態に
応じて常に最適値に可変制御するようにした装置が、特
開昭５７−６５８５７号、特開昭５７−４４７４４号及
び特開昭５７−４１４６２号公報として種々提案されて
いる。

捷た、上述し、た対策としてメイン噴射に先立っである
程度の燃料を予備噴射するいわゆるパイロット噴射装置
が、燃料の噴射率を確保して機関の出力特性を維持しつ
つ筒内最高圧力を低くできる点で大いに注目され、これ
も％開昭５７−６５８５２号公報として提案されている
。

ところが、上記従来例はすべてプランジャボンデにおけ
る吐出油または吸込油を制御することによって所期の目
的を達成することから、プランジャボンデ回シの通路構
造が繁雑となり、加工数増大などによってコスト高にな
ると共に装置に対する信頼性も低いという問題点があっ
た。

そこで、この発明は噴射率ｆ、機関運転状態に応じて最
適な噴射率になるように確実に可変制御できる信頼性の
高い燃料噴射ポンプの噴射率制御装置を提供することを
目的とする。

そのために、この発明では上述したような燃料噴射ポン
プにおいて、プランヅヤ先端に画成された第１の高圧室
に連通して形成したシリンダと、このシリンダ内を上記
高圧室の圧力を受けて摺動するピストンと、このピスト
ンを上記高圧室の圧力に抗して付勢するスプリングと、
ピストン先端に画成された第２の高圧室を吸入行程時に
、開かれてポンプ室側と連通ずる燃料供給通路と、更に
第２の高圧室を加圧行程時に開かれて噴射ノズル側と連
通ずる燃料圧送通路と、同じく第２の高圧室を加圧行程
時に開かれてポンプ室等の低圧部分と連通ずる燃料リー
ク通路と、上記筒１の高圧室と噴射ノズル側とを連通ず
る燃料圧送通路を上記ピストンの位置移行１１によって
開閉する弁装置と、上記ピストンの加圧初期位置を運転
状態に応じて移動させる手段と、上記第１の高圧室から
圧送される燃料が上記燃料リーク通路側に流れるのを防
止する逆止弁とな設けるように構成される。

これによれば、プランジャポンプにおける燃料の圧送が
低送油率のピストンと高送油率のプランジャとが分担し
て行なうことになると共に、高送油率のプランジャの圧
送時期が運転状態に応じて可変となり、この結果噴射率
も可変となって低速回転域等では初期噴射率を低減する
一方高速回転域では充分力高噴射率を得ることができる
のである。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において６がプランジャポンプであり、第１図と
同様の機能をなすが、第１図と異なる点はまずそのグラ
ンツヤ７の先端面が閉塞され、該プランジャ７の先端部
に画成された第１の高圧室６Ａと図外の分配ボート１３
　（ｆｆｉ１図角照）等に通じる燃料通路７Ａとが直接
連通しないことである。

その代りに、プランジャ７の外周には、上述した燃料通
路７Ａに放射状に複数形成した通路４０を介して連通ず
る軸方向に巾の広いグループ４１が形成され、このグル
ープ４１が後述するプランジャバレル６Ｂ側の燃料圧送
通路４２Ｂに連通される。

そして、上記プランジャバレル６Ｂにハ、上述した第１
の高圧室６Ａと絞９部４３を介して連通ずる断面積が第
１の高圧室６Ａより若干小さいシリンダ４４が同軸方向
に形成され、このシリンダ４４内に上記第１の高圧室６
Ａの圧力を受けて軸方向に摺動するピストン４５が収装
される。尚、このピストン４５はスプリング４６によっ
て當時汗、１の高圧室６Ａ側に付勢される。

７更に、上記シリンダ４４の一側は、ヘッドプラグ４７
で閉基され、これによってピストン４５の先端部には沼
２の高圧室４８が画成される。上述したスプリング４６
１−Ｊ：この第２の高圧室４８に荷重調整用のシム４９
を介して収装される。

上記第２の高圧室４８は、ヘッドプラグ４７及びポンプ
ハウジング３１の内部に形成した燃料供給通路５０Ａ、
５０Ｂを介して、第１の高圧室６Ａと同様にポンプ室５
（第１図参照）に連通され。

通路５０Ａ側に介装されたポール弁体式の逆止弁５１に
よってグランツヤ７（及びピストン４５）の吸入行程時
（図中左行時）に、ポンプ室５がらの燃料が吸入される
ようになっている。

上記ヘッドプラグ４７には更に、逆止弁５１下流の燃料
供給通路５０Ａから分岐して、第２の高圧室４８を図外
の呻射ノズル側と通じる燃料圧送通路４２Ａが形成され
、この通路４２Ａが前述したプランツヤバレル６Ｂ側の
燃料圧送通路４２Ｂと連通接続される一方、上記燃料圧
送通路４２Ａから分岐するようにして第２の高圧室４８
を上述したプランジャバレル６Ｂ側の燃料供給通路５０
Ｂ等を介してポンプ室５と通じる燃料リーク通路５２が
形成される。尚、燃料リーク通路５２には所定口径のオ
リフィス５３が介装される。

一方、第１の高圧室６Ａ側の燃料圧送通路５４は、一端
が上述した燃料圧送通路４２Ｂに連通接続し他端がシリ
ンダ４４に開口するようにしてプ７　：／　’）　ヤハ
レル６Ｂの内部に形成さＩ７５、ピストン４５の位置移
動によって適宜開閉されるようになっている。

そして、上記ピストン４５の加圧行程時（図中右行時）
における初期位置を機関の運転状態に応じて移動させる
手段として、上述した燃料圧送通路４２Ａの分岐点下流
に位置したヘッドプラグ４７側の燃料供給通路５０Ａの
途中に、機関の運転状態を検出する各センサの信号が入
力される図外の制御回路からの信号に応動して上記燃料
供給通路５０Ａを開閉制御する電磁弁５６が設けられる
。

尚２図中５５は第１の高圧室６Ａから圧送される燃料が
上述した燃料リーク通路５２側に流れるのを防止するポ
ール弁体式の逆止弁で、５７は０リングである。

その他の構成は第１図と同様なので、第１図を参照して
ここでは詳しい説明は省略する。

次に、この実施例の作用を第３図を参照して説明する。

尚、第３図においてＡポートはピストン４５により開閉
される燃料圧送通路５４に、またＢポートは電磁弁５６
により開閉される燃料供給通路５０Ａに対応する。

まず、アイドル時には、電磁弁５６によってＢホードは
常時開状態に制御され、ピストン４５は吸入行程時のた
びに絞り部４３の側壁に着座する。

換言すれば、ピストン４５の加圧行程時の初期位置が図
中左方に最大限移動される。

これにより、加圧行程時にプランジャ７がリフトを開始
して第１の高圧室６Ａの圧力が上昇すると、この圧力金
堂けてヒ゛ストン４５がリフトすることから、第２の高
圧室４８からＢポートを通って燃料が圧送され、燃料圧
送通路４２Ａ、４２Ｂ、グループ４１、通路４０及び燃
料通路７Ａを通って図外の噴射ノズルから噴射されると
同時に、その一部は燃料リーク通路５２を通ってポンプ
室５側にリークされる。

一方、ピストン４５がＡポートを開く位置まで移動する
前に、カットオフポート１５（第１図参照）から燃料が
リークして噴射が終了するようにＡポートの位置が予め
選択されているため、第１の高圧室６Ａからの燃料の圧
送はかい。

このようにして、当該運転域では燃料を低圧側に漏らし
なから断面積の小さなピストン４５によって燃料の圧送
が行なわれるので、低噴射率となる。

次に、部分負荷時には、同じく電磁弁５６によってＢポ
ートが吸入行程の途中で閉じられ、これに伴ってピスト
ン４５も絞り部４３の側壁に着座することかく途中で止
められる。換言すれＩイ、ピストン４５の初期位置が上
述した運転域と比較して図中右方へ若干移動する。

これにより、プランジャ７かリフトすると、はじめのう
ちは上述したと同じように竺２の高圧室４８から燃料が
圧送される（勿論、この時Ｂポートは開かれる）が、や
がてピストン４５によってＡポートが開かれるため、今
度は（イ斤面状の太き在１ランジャ７によって燃料圧送
が行なわれる。また、この時の圧送燃料の燃料リーク通
路５２側への洩れは逆止弁５５によって防ＩＩ：、され
る。

このように１．て圧送される結果、噴射ノズルからその
噴射初期は低噴射率で捷た噴射中、後期は高噴射率で燃
料が噴射される。

尚、−ヒ記Ｂ、ｊ′！−トを閉じるタイミングを変える
ことによりＡ　ンＩＦ−トがμ声くタイミングが変わり
、噴射率）ぐターンが可変となることは言う迄もない。

甘だ、上述したピストン４５の断面積が小さい砥ど、ピ
ストン４５０ストロークが大きくなり分解能が向、上す
る。換言すれば、プランツヤ７の圧送時１↑ｌがより０
密に制御できるのである。

加えて、上述した作動時にたいてＡボートが開く瞬間は
高圧と女っているので、噴射（圧送）された燃ギ・トの
微粒化が促進される。

Ｅ４後に、全負荷時には、Ａポートが開状態になった時
（例えば部分負荷時の最大噴射時等）にＢポート（Ｃ閉
じると、ピストン４５は吸入、加圧行程を問わず移動し
なくなり、Ａポートが開きっばｉしになる。

これにより、当該運転域ではピストン４５による燃料の
圧送が々くなってプランジャ７だけの圧送となり、全噴
射期間に亘って高噴射率で燃料が噴射される。

次に、・刊４図ないし第６図はこの発明の他の実施例を
示すものである。

第４図は、第２図における逆止弁５５下流の燃料圧送通
路４２Ｂと燃料供給通路５０Ｂとを加圧行程時の所定時
期に連通ずる燃料リーク通路６０を、プランツヤバレル
６Ｂ、ポンプハウジング３１には通路６０Ａ、６０８．
６０Ｃとしてまたピストン４５にはグループ６０Ｄとし
てそれぞれ形成し、例えば第５図に示すような適正な・
やイｉット噴射を実現するようにした例である。

つまり、メイン噴射のみの場合は、燃料噴射した後燃料
の蒸発過程のため着火するまで時間がかかり、必ず着火
遅れがある。第５図では、メイン噴射時期からある時間
遅れてちょうどクランクのピストン上死点（ＴＤＣ）付
近で着火していることを示している・・：、着火するこ
ろには燃料の大半が噴射されているため、濃混合気とガ
って爆発的に燃焼する。インジケータ線図のＡ−）Ｂの
線がそれ分水している。この急激な燃焼のため、騒音並
びに１＼ＴＯｘエミツシヨンのレベルが、［５，’）　
大ｆる。

ところが、塩５図の破線で示したように１着火遅れに相
当する時間だけメイン噴射に先立つ１少−喰燃旧噴射す
ると、この１？イロツト噴射の燃料が着火するころには
メイン噴射が開始されるため、メイン噴射心れたものに
ついては着火遅れがなく急激な燃焼が起こらない。この
結果筒内での急激な圧力上昇が回避され、騒音、ＮＯｘ
エミツシヨンレベルが効果的に低減されるのである。

また、この実施例ではピストン４５の送油率は小さくそ
のリーク効果が大きいので、ノ９イロット噴Ａ１が容易
に遠［戊できるという刊点がある、勿論、電磁弁５６に
よってビス］・ン４５の初期位置を制御すれば、ノヤイ
ロット噴射とメイン噴射のｎ旧′５．Ｓが自由に可変制
御できる。

第６１３１は％　Ｆ”Ｘ　２　図においてそのケース５
６Ａ内に針状の弁体５６Ｂ１この弁体５６１３と一体の
アーマチュア５６Ｃ１このアーマチュア５６Ｃ’ｕ吸引
するコア５６Ｄ、このコア５　（’ｉ　Ｉ）　ｆ励磁す
るソレノイド５６Ｅ１　このソレノイｌ’　５６　Ｅへ
の制御信号が供給される端子５６　Ｔｉ”などが収装さ
れてなる通常の電磁弁５６に、その弁体５６’Ｂの後端
部にシリンダ５６Ｇにより背圧室５６　Ｈを形成する一
方、この背圧室５６Ｈと第２の高圧窓４と１とを弁体５
６Ｂの内部を貫通する圧力バランス通路５６Ｉで連通し
、閉弁時におけるソレノイド５６Ｆ２の電磁力を軽減す
るようにした例である。

以上説明したようにこの発明によれば、バ゛料の圧送を
低送油率のピストンと高送油率の１ランジヤとで分担す
る一方、高送油率のデランソヤの°電送時期が運転状態
に応じて可変とガるように打／Ｉ成したので、噴射率を
機関の運転状卯に応じて最適カ噴射率になるように確実
に可変制御できるイど頼性の高い燃料噴射ポンプの噴射
率制御装置を提１共できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の全体断面図、第２図はこの発明の第１
実施例の要部断面図、第３図はその異なった作動状態を
模式的に示した作動説明図、第４図及び第６図はこの発
明の第２及び第３実施例の各要部断面図、第５図は第４
図の噴射率並びに筒内圧力の特性曲線を示した図である
。 ７・・・プランジャ％　５・・・ポンプ室、６Ａ・・・
第１の高圧室、４４・・・シリンダ、４５・・・ピスト
ン、４６・・・スプリング％４８・・・第２の高圧室、
５０Ａ。 ５０Ｂ・・・燃料供給通路、５１・・・逆止弁、４２Ａ
。 ４２Ｂ・・・燃料圧送通路、５２・・・燃料リーク通路
、５４・・・燃料圧送通路、５６・・・電磁弁、５５・
・・逆止弁。 特許出願人　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プランジャが機関回転に同期して回転しながら往復運動
   を行ないポンプ室から高圧室に吸引した燃料を各気筒に
   圧送分配するディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおいて
   、上記第１の高圧室に連通して形成したシリンダと、こ
   のシリンダ内を上記高圧室の圧力を受けて摺動するピス
   トンと、このピストンを上記高圧室の圧力に抗して付勢
   するスプリングと、ピストン先端に画成された第２の高
   圧室を吸入行程時に開かれてポンプ室側と連通ずる燃料
   供給通路と、更に第２の高圧室を加圧行程時に開かれて
   噴射ノズル側と連通ずる燃料圧送通路と、同じく第２の
   高圧室を加圧行程時に開かれてポンプ室等の低圧部分と
   連通ずる燃料リーク通路と、上記第１の高圧室と噴射ノ
   ズル側とを連通ずる燃料圧送通路を上記ピストンの位置
   移動によって開閉する弁装置と、上記ピストンの加圧行
   程時の勲期位置を運転状態に応じて移動させる手段と、
   上記第１の高圧室から圧送される燃料が上記燃料リーク
   通路側に流れるのを防止する逆止弁とを設けたことを特
   徴とする燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。